JP3831736B2 - Air refrigerant cooling system using an air refrigerant cooling device and an air refrigerant cooling device - Google Patents
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Description
本発明は、モータ内部空冷機構を備えた空気冷媒式冷却装置およびモータ内部空冷機構を備えた空気冷媒式冷却装置を用いた空気冷媒冷熱システムに関する。 The present invention relates to an air refrigerant cooling device having a motor internal air cooling mechanism and an air refrigerant cooling system using the air refrigerant cooling device having a motor internal air cooling mechanism.
空気冷媒冷熱システムは、空気冷媒式冷却装置、熱交換器、冷却庫等から構成されており、冷却庫内に格納された要冷凍製品を低温に維持することを目的としている。 The air-refrigerant cooling / heating system includes an air-refrigerant cooling device, a heat exchanger, a refrigerator, and the like, and is intended to maintain a refrigerated product stored in the refrigerator at a low temperature.
従来の冷熱システムで使用されている冷凍装置では、その駆動モータを冷却するために、モータのステータ部が水冷(油冷)されていた。あるいは、図1に示される空冷モータ1に見られるように、ステータケーシング6の外側に外部フィン5が接続され、外部フィン5を介して主軸7に取り付けられた空冷ファン2により空冷モータ1全体が空冷されていた。 In a refrigeration apparatus used in a conventional cooling system, the stator portion of the motor is water-cooled (oil-cooled) in order to cool the drive motor. Alternatively, as can be seen in the air cooling motor 1 shown in FIG. 1, the external fin 5 is connected to the outside of the stator casing 6, and the entire air cooling motor 1 is constituted by the air cooling fan 2 attached to the main shaft 7 via the external fin 5. It was air-cooled.
従来の空冷モータ1では、主要な発熱部となっているステータにおいて、ステータの構成要件であるステータコイル本体4とステータコイルエンド部3とでは、ステータコイル本体4からの発熱比率が高かった。このため、このステータコイル本体4をステータケーシング6に接続し、ステータケーシング6の外部に接続された外部フィン5を空冷ファン2により冷却するのみでモータ全体の冷却が達成された。 In the conventional air-cooled motor 1, in the stator that is a main heat generating portion, the heat generation ratio from the stator coil main body 4 is high in the stator coil main body 4 and the stator coil end portion 3 that are constituent elements of the stator. For this reason, cooling of the whole motor was achieved only by connecting the stator coil body 4 to the stator casing 6 and cooling the external fins 5 connected to the outside of the stator casing 6 by the air cooling fan 2.
しかし近年になって、空気冷媒冷熱システムの高効率化、および更に低温における製品の保存が求められるようになってきた。それには、空気冷媒式冷却装置の高性能化の他に、その高効率化や信頼性の向上が必要となる。 However, in recent years, there has been a demand for higher efficiency of air-refrigerant cooling / heating systems and storage of products at lower temperatures. For this purpose, it is necessary to improve the efficiency and reliability of the air refrigerant cooling device in addition to improving the performance.
空気冷媒式冷却装置の効率向上のためには、モータの高速回転化が考えられるが、高速回転を維持するためには、信頼性を高めるためにモータ内部の排熱効率を高めたり、モータの回転駆動部である主軸の支持機構の信頼性を向上させる必要がある。 In order to improve the efficiency of the air-refrigerant cooling system, it is conceivable to increase the rotation speed of the motor. However, in order to maintain the high-speed rotation, the exhaust heat efficiency inside the motor is increased to improve the reliability, It is necessary to improve the reliability of the support mechanism for the main shaft that is the drive unit.
しかし、モータを高速回転させて、尚且つ、汎用のインバータ盤を用いてモータの制御を行おうとすると、モータの極数を減らしてインバータ周波数を低くすることが必要となる。モータの極数を減らすと、モータの構造上でステータ本体長に対するステータコイルエンド部の長さの比率が大きくなる。ステータコイルエンド部の長さの比率が大きくなると、モータ駆動時に、ステータコイルエンド部からの発熱量が増加し、従来のモータ冷却方法ではモータ全体の冷却が不十分となってしまう。 However, when the motor is rotated at a high speed and the motor is controlled using a general-purpose inverter board, it is necessary to reduce the number of poles of the motor and lower the inverter frequency. When the number of poles of the motor is reduced, the ratio of the length of the stator coil end portion to the length of the stator body is increased on the structure of the motor. When the ratio of the lengths of the stator coil end portions increases, the amount of heat generated from the stator coil end portions increases when the motor is driven, and the conventional motor cooling method results in insufficient cooling of the entire motor.
今述べてきたような技術に関連して、以下に示すような提案がなされている。 The following proposals have been made in relation to the technology as just described.
特開2003−158839号公報に開示されている「空冷モータ」では、積層鉄心からなるステータコアの軸方向に沿って設けた複数の冷却孔と、ステータコアと磁気的空隙を介して設けられた積層鉄心からなるロータコアを外周に固着したモータ軸と、モータ軸の先端部突出させてステータコア先端部を支持する負荷側ブラケットと、モータ軸の後端部を突出させてステータコアの後端部を支持する反負荷側ブラケットと、反負荷側ブラケットの外周に空間を介して設けられてステータコアの後端部を密閉するハウジングと、ハウジングの後方に強制空冷用ファンを設けたファンユニットとを備え、冷却孔からハウジングと反負荷側ブラケットに囲まれた空間に向かって冷却風を流すようにした空冷モータにおいて、負荷側ブラケットと反負荷側ブラケットは、複数の冷却孔を有すると共に、該負荷側ブラケットの冷却孔から取り入れた冷却風をモータ軸に導くと同時にステータコアに備えられたコイルを覆うように設けられたガイドを有してあり、負荷側ブラケットの冷却孔から取り入れた冷却風を反負荷側ブラケットの冷却孔に向かって流すことが出来るようモータ軸に複数の貫通穴を設けた空冷モータが提案されている。 In the “air-cooled motor” disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-158839, a plurality of cooling holes provided along the axial direction of a stator core made of a laminated iron core, and a laminated iron core provided via a stator core and a magnetic gap are provided. A motor shaft having a rotor core fixed to the outer periphery, a load-side bracket that projects the tip of the motor shaft to support the tip of the stator core, and a reaction that supports the rear end of the stator core by projecting the rear end of the motor shaft A load-side bracket, a housing provided on the outer periphery of the anti-load-side bracket via a space to seal the rear end portion of the stator core, and a fan unit provided with a forced air cooling fan at the rear of the housing. In an air cooling motor in which cooling air is made to flow toward the space surrounded by the housing and the non-load side bracket, the load side bracket and The load side bracket has a plurality of cooling holes and a guide provided so as to cover the coils provided in the stator core while guiding the cooling air taken from the cooling holes of the load side bracket to the motor shaft. There has been proposed an air-cooled motor in which a plurality of through holes are provided in the motor shaft so that cooling air taken from the cooling holes of the load side bracket can flow toward the cooling holes of the anti-load side bracket.
また、空気冷媒式冷凍装置を用いた空気冷媒冷熱システムに関連して、特開平11−132582号公報に開示されている「空気冷媒式冷凍装置」では、空気の経路に、圧縮機、空気冷却器、空気対空気熱交換器および膨張機を空気の流れの順に配置し、要冷却室内の空気を前記の空気対空気熱交換器を経て該圧縮機に取入れ、該膨張機を出た空気を該要冷却室内に吹き出すようにした空気冷媒式冷凍装置において、該膨張機を出た空気の一部または全部を要冷却室を迂回して該空気対空気熱交換器に戻すための弁介装の第1のバイパス路と、圧縮機を出て膨張機に入る前の空気路から0℃以上の空気を取り入れ、これを空気対空気熱交換器の入口側空気路に供給するための弁介装の温風バイパス路が設けられた空気冷媒式冷凍装置が提案されている。 Further, in relation to an air refrigerant cooling system using an air refrigerant refrigeration apparatus, an “air refrigerant refrigeration apparatus” disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-132582 has a compressor, air cooling in the air path. A heat exchanger, an air-to-air heat exchanger, and an expander are arranged in the order of air flow, the air in the cooling room is taken into the compressor via the air-to-air heat exchanger, and the air that has left the expander In the air refrigerant refrigeration apparatus blown out into the cooling room, a valve interposition for returning a part or all of the air exiting the expander to the air-to-air heat exchanger bypassing the cooling room A first bypass passage and a valve for taking air of 0 ° C. or more from the air passage before leaving the compressor and entering the expander, and supplying it to the inlet air passage of the air-to-air heat exchanger An air refrigerant refrigeration system with a hot air bypass path is proposed. To have.
本発明の目的は、信頼性および効率の高い、モータ内部空冷機構を備えた空気冷媒式冷却装置を提供することである。また、上記空気冷媒式冷却装置を用いて構成を簡素化した空気冷媒冷熱システムを提供することである。 An object of the present invention is to provide an air refrigerant type cooling device including a motor internal air cooling mechanism that is highly reliable and efficient. Another object of the present invention is to provide an air refrigerant cooling / heating system having a simplified configuration using the air refrigerant cooling device.
以下に、[発明を実施するための最良の形態]で使用する番号・符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、[特許請求の範囲]の記載と[発明を実施するための最良の形態]の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、[特許請求の範囲]に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。 Hereinafter, means for solving the problems will be described using the numbers and symbols used in [Best Mode for Carrying Out the Invention] in parentheses. These numbers and symbols are added to clarify the correspondence between the description of [Claims] and the description of [Best Mode for Carrying Out the Invention]. It should not be used to interpret the technical scope of the invention described in “
本発明の空気冷媒式冷却装置は、モータケーシング(321)と、モータケーシング内に挿入された主軸(324)と、モータケーシング内に格納されて主軸を回転駆動させるためのステータコイル(325,327)と、モータケーシング内に格納されてステータコイルに蓄積される熱を放熱するための放熱手段とを備えたモータ(320)と、モータの第1の軸方向に接続されたコンプレッサ(310)と、モータの第2の軸方向に接続された膨張タービン(330)とを備え、ステータコイルは、ステータコイル本体(325)と、ステータコイル本体を挟んで軸方向に対称に位置するステータコイルエンド部(327)とを備え、放熱手段はステータコイル本体(325)とモータケーシング(321)間に配置され、さらに、モータ外部からの外圧により、モータケーシング(321)に配設される第1の吸気孔(321a)および第2の吸気孔(321b)を介して放熱手段およびステータコイルエンド部(327)の配置されている空間と、モータ(320)の外部との間に圧力差が生成される。 The air refrigerant cooling device of the present invention includes a motor casing (321), a main shaft (324) inserted into the motor casing, and a stator coil (325, 327) that is housed in the motor casing and rotationally drives the main shaft. ), And a heat dissipating means for dissipating heat stored in the motor casing and accumulated in the stator coil, and a compressor (310) connected in the first axial direction of the motor An expansion turbine (330) connected in a second axial direction of the motor, and the stator coil is a stator coil body (325) and a stator coil end portion that is positioned symmetrically in the axial direction with the stator coil body interposed therebetween (327), and the heat dissipating means is disposed between the stator coil body (325) and the motor casing (321). Due to external pressure from the outside, the heat dissipating means and the stator coil end portion (327) are arranged through the first intake hole (321a) and the second intake hole (321b) provided in the motor casing (321). A pressure difference is created between the space that is present and the outside of the motor (320).
また、本発明の空気冷媒式冷却装置は、さらに、モータケーシング内に配置されて、モータ外部からの外圧により生じる放熱手段およびステータコイルエンド部の配置されている空間とモータの外部との間の空気の流れ方向を制御する案内板(460)を備える。 Further, the air refrigerant type cooling device of the present invention is further arranged between the space where the heat dissipating means and the stator coil end portion, which are arranged in the motor casing and are generated by the external pressure from the outside of the motor, and the outside of the motor. A guide plate (460) for controlling the air flow direction is provided.
また、本発明の空気冷媒式冷却装置に係わる放熱手段は冷却フィン(326)による放熱である。 Further, the heat dissipating means related to the air refrigerant type cooling device of the present invention is heat dissipating by the cooling fin (326).
また、本発明の空気冷媒式冷却装置は、モータケーシング(321,421)と、モータケーシング内に挿入された主軸(324、424)と、モータケーシング内に格納されて主軸を回転駆動させるためのステータコイル(325,327,425,427)と、モータケーシング内に格納されてステータコイルに蓄積される熱を放熱するための放熱手段とを備えたモータ(320,420)と、モータの第1の軸方向に接続されたコンプレッサ(310,410)と、モータの第2の軸方向に接続された膨張タービン(330,430)と、モータの内部と外部との間に圧力差を生成するための手段とを備える。 The air refrigerant type cooling device of the present invention includes a motor casing (321, 421), main shafts (324, 424) inserted into the motor casing, and stored in the motor casing for rotationally driving the main shaft. A motor (320, 420) including a stator coil (325, 327, 425, 427) and a heat radiating means for radiating heat stored in the motor casing and accumulated in the stator coil; and a first motor To generate a pressure difference between the compressor (310, 410) connected in the axial direction of the motor, the expansion turbine (330, 430) connected in the second axial direction of the motor, and the outside of the motor. Means.
また、本発明の空気冷媒冷熱システムは、空気冷媒式冷却装置(300、400)と、第1熱交換器(120)と、第2熱交換器(130)と、冷却庫(140)と、フィルタ(150)およびファン(160)とを備え、空気冷媒式冷却装置(300,400)のコンプレッサの出口(310a、410a)と第1熱交換器の入口とが接続され、第1熱交換器の出口と第2熱交換器の入口とが接続され、第2熱交換器の出口と空気冷媒式冷却装置の膨張タービンの入口(330a、430a)とが接続され、空気冷媒式冷却装置の膨張タービンの出口と冷却庫(140)の入口とが接続され、冷却庫の出口は第2熱交換器(130)を介して空気冷媒式冷却装置のコンプレッサの入口に接続され、さらに、空気冷媒式冷却装置のモータ内部の冷却のため、モータケーシング(321,421)に設けられた第1の吸気孔(321a、421a)にフィルタ(150)を介してファン(160)が接続され、モータケーシング(321,421)に設けられた第2の吸気孔(321b、421b)からモータ内部で発生した熱が排出される。 The air refrigerant cooling system of the present invention includes an air refrigerant cooling device (300, 400), a first heat exchanger (120), a second heat exchanger (130), a refrigerator (140), A filter (150) and a fan (160), and the outlets (310a, 410a) of the compressor of the air refrigerant cooling device (300, 400) and the inlet of the first heat exchanger are connected, and the first heat exchanger The outlet of the second heat exchanger and the inlet of the second heat exchanger are connected, and the outlet of the second heat exchanger and the inlet (330a, 430a) of the expansion turbine of the air refrigerant type cooling device are connected to expand the air refrigerant type cooling device. The outlet of the turbine and the inlet of the refrigerator (140) are connected, and the outlet of the refrigerator is connected to the inlet of the compressor of the air refrigerant type cooling device via the second heat exchanger (130). Inside the motor of the cooling device For cooling, the fan (160) is connected to the first intake holes (321a, 421a) provided in the motor casing (321, 421) via the filter (150), and is provided in the motor casing (321, 421). Heat generated inside the motor is discharged from the second intake holes (321b, 421b).
また、本発明の空気冷媒冷熱システムは、空気冷媒式冷却装置(300,400)と、第1熱交換器(520)と、第2熱交換器(530)と、冷却庫(540)とを備え、空気冷媒式冷却装置(300,400)のコンプレッサの出口と第1熱交換器(520)の入口とが接続され、第1熱交換器の出口と第2熱交換器(530)の入口とが接続され、第2熱交換器の出口と空気冷媒式冷却装置の膨張タービンの入口とが接続され、空気冷媒式冷却装置の膨張タービンの出口と冷却庫(540)の入口とが接続され、冷却庫の出口は第2熱交換器(530)を介して空気冷媒式冷却装置のコンプレッサの入口に接続され、さらに、空気冷媒式冷却装置のモータ内部の冷却のため、空気冷媒式冷却装置の膨張タービンの出口に接続された配管が分岐されて、分岐された配管は空気冷媒式冷却装置のモータケーシングに配設されている第1の吸気孔に接続され、空気冷媒式冷却装置のモータケーシングに配設されている第2の吸気孔と空気冷媒式冷却装置のコンプレッサの入口とが接続される。 The air refrigerant cooling system of the present invention includes an air refrigerant cooling device (300, 400), a first heat exchanger (520), a second heat exchanger (530), and a refrigerator (540). And the outlet of the compressor of the air refrigerant cooling device (300, 400) and the inlet of the first heat exchanger (520) are connected, and the outlet of the first heat exchanger and the inlet of the second heat exchanger (530) And the outlet of the second heat exchanger and the inlet of the expansion turbine of the air refrigerant cooling device are connected, and the outlet of the expansion turbine of the air refrigerant cooling device and the inlet of the refrigerator (540) are connected. The outlet of the refrigerator is connected to the inlet of the compressor of the air refrigerant type cooling device via the second heat exchanger (530), and further the air refrigerant type cooling device for cooling the motor inside the air refrigerant type cooling device. Connected to the outlet of the expansion turbine The branched pipe is branched and connected to the first intake hole provided in the motor casing of the air refrigerant type cooling device, and the second intake air provided in the motor casing of the air refrigerant type cooling device. A hole and the inlet of the compressor of an air refrigerant type cooling device are connected.
また、本発明の空気冷媒冷熱システムは、空気冷媒式冷却装置(300,400)と、第1熱交換器(620)と、第2熱交換器(630)と、冷却庫(640)と、ラジエータ(650)とを備え、空気冷媒式冷却装置(300,400)のコンプレッサの出口(310a、410a)と第1熱交換器(620)の入口とが接続され、第1熱交換器の出口と第2熱交換器(630)の入口とが接続され、第2熱交換器の出口と空気冷媒式冷却装置の膨張タービンの入口(330a、430a)とが接続され、空気冷媒式冷却装置の膨張タービンの出口と冷却庫(640)の入口とが接続され、冷却庫(640)の出口は第2熱交換器(630)を介して空気冷媒式冷却装置(300,400)のコンプレッサの入口に接続され、さらに、空気冷媒式冷却装置(300,400)のモータ内部の冷却のため、空気冷媒式冷却装置の外部にラジエータ(650)が配置され、ラジエータの入口および出口はモータケーシング(321,421)に配設されているラジエータの入口および出口のそれぞれに対応する吸気孔(321a、321b、421a、421b)に接続される。 Moreover, the air refrigerant cooling system of the present invention includes an air refrigerant cooling device (300, 400), a first heat exchanger (620), a second heat exchanger (630), a refrigerator (640), A radiator (650), and the outlets (310a, 410a) of the compressor of the air refrigerant type cooling device (300, 400) and the inlet of the first heat exchanger (620) are connected, and the outlet of the first heat exchanger And the inlet of the second heat exchanger (630) are connected, the outlet of the second heat exchanger and the inlet (330a, 430a) of the expansion turbine of the air refrigerant cooling device are connected, and the air refrigerant cooling device The outlet of the expansion turbine and the inlet of the refrigerator (640) are connected, and the outlet of the refrigerator (640) is the inlet of the compressor of the air refrigerant type cooling device (300, 400) via the second heat exchanger (630). Connected to the sky In order to cool the inside of the motor of the refrigerant type cooling device (300, 400), a radiator (650) is arranged outside the air refrigerant type cooling device, and an inlet and an outlet of the radiator are arranged in the motor casing (321, 421). Are connected to intake holes (321a, 321b, 421a, 421b) corresponding to the respective inlets and outlets of the radiator.
また、本発明の空気冷媒冷熱システムは、空気冷媒式冷却装置(300,400)と、第1熱交換器(720)と、第2熱交換器(730)と、冷却庫(740)とを備え、空気冷媒式冷却装置(300,400)のコンプレッサの出口(310a、410a)と第1熱交換器の入口とが接続され、第1熱交換器の出口と第2熱交換器の入口とが接続され、第2熱交換器の出口と空気冷媒式冷却装置の膨張タービンの入口(330a、430a)とが接続され、空気冷媒式冷却装置の膨張タービンの出口と冷却庫(740)の入口とが接続され、冷却庫(740)の出口は第2熱交換器を介して空気冷媒式冷却装置の(300,400)コンプレッサの入口に接続され、さらに、空気冷媒式冷却装置のモータ内部の冷却のため、第2冷却熱交換器の出口に接続された配管が分岐されて、分岐された配管は空気冷媒式冷却装置のモータケーシング(321,421)に配設されている第1の吸気孔(321a、421a)に接続され、空気冷媒式冷却装置(300,400)のモータケーシング(321,421)に配設されている第2の吸気孔(321b、421b)と空気冷媒式冷却装置のコンプレッサの入口とが接続される。 The air refrigerant cooling system of the present invention includes an air refrigerant cooling device (300, 400), a first heat exchanger (720), a second heat exchanger (730), and a refrigerator (740). The compressor outlets (310a, 410a) of the air refrigerant cooling device (300, 400) and the inlet of the first heat exchanger are connected, the outlet of the first heat exchanger and the inlet of the second heat exchanger, Are connected, and the outlet of the second heat exchanger and the inlet (330a, 430a) of the expansion turbine of the air refrigerant type cooling device are connected, and the outlet of the expansion turbine of the air refrigerant type cooling device and the inlet of the refrigerator (740) And the outlet of the refrigerator (740) is connected to the inlet of the (300, 400) compressor of the air refrigerant type cooling device via the second heat exchanger, and further inside the motor of the air refrigerant type cooling device. Second cooling heat exchange for cooling The pipe connected to the outlet of the vessel is branched, and the branched pipe is connected to the first intake holes (321a, 421a) provided in the motor casing (321, 421) of the air refrigerant type cooling device. The second intake holes (321b, 421b) disposed in the motor casings (321, 421) of the air refrigerant type cooling device (300, 400) and the inlet of the compressor of the air refrigerant type cooling device are connected. .
また、本発明のレフコンテナは、空気冷媒式冷却装置(210、310)と、第1熱交換器(820)と、第2熱交換器(830)と、コンテナボックス(840)と、ラジエータ(850)とを備え、空気冷媒式冷却装置(210、310)のコンプレッサの出口(221c、321c)と第1熱交換器の入口とが接続され、第1熱交換器の出口と第2熱交換器の入口とが接続され、第2熱交換器の出口と空気冷媒式冷却装置の膨張タービンの入口(231a、331a)とが接続され、空気冷媒式冷却装置の膨張タービンの出口とコンテナボックス(840)の入口とが接続され、コンテナボックス(840)の出口は第2熱交換器を介して空気冷媒式冷却装置(210、310)のコンプレッサの入口に接続され、さらに、空気冷媒式冷却装置(210、310)のモータ内部の冷却のため、空気冷媒式冷却装置の外部にラジエータ(850)が配置され、ラジエータの入口および出口はモータケーシング(241、341)に配設されているラジエータの入口および出口のそれぞれに対応する吸気孔(270a、370a、270b、370b)に接続され、さらに、空気冷却式冷凍装置(210、310)と、第1熱交換器(820)と、第2熱交換器(830)と、コンテナボックス(840)と、ラジエータ(850)とはレフコンテナ(800)として可搬式に構成される。 The reflex container of the present invention includes an air refrigerant cooling device (210, 310), a first heat exchanger (820), a second heat exchanger (830), a container box (840), a radiator ( 850), the outlets (221c, 321c) of the compressor of the air refrigerant type cooling device (210, 310) and the inlet of the first heat exchanger are connected, and the outlet of the first heat exchanger and the second heat exchange The outlet of the second heat exchanger and the inlet (231a, 331a) of the expansion turbine of the air refrigerant cooling device are connected, and the outlet of the expansion turbine of the air refrigerant cooling device and the container box ( 840), the outlet of the container box (840) is connected to the inlet of the compressor of the air refrigerant type cooling device (210, 310) via the second heat exchanger, and further the air refrigerant type A radiator (850) is disposed outside the air-refrigerant cooling device for cooling the motor inside the rejection device (210, 310), and an inlet and an outlet of the radiator are disposed in the motor casing (241, 341). It is connected to intake holes (270a, 370a, 270b, 370b) corresponding to the respective inlets and outlets of the radiator, and further, an air-cooled refrigeration apparatus (210, 310), a first heat exchanger (820), The two heat exchanger (830), the container box (840), and the radiator (850) are configured to be portable as a reflex container (800).
本発明により、効率的なモータ内部空冷機構を有した信頼性の高い空気冷媒式冷却装置を提供することができる。また、上記空気冷媒式冷却装置を用いることにより、構成が簡素化され、信頼性の高い空気冷媒冷熱システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a highly reliable air refrigerant type cooling apparatus having an efficient motor internal air cooling mechanism. Further, by using the air refrigerant type cooling device, the configuration is simplified and a highly reliable air refrigerant cooling / heating system can be provided.
添付図面を参照して、本発明によるモータ内部空冷機構を備えた空気冷媒式冷却装置およびモータ内部空冷機構を備えた空気冷媒式冷却装置を用いた空気冷媒冷熱システムを実施するための最良の形態を以下に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Referring to the accompanying drawings, the best mode for carrying out an air refrigerant cooling device having a motor internal air cooling mechanism and an air refrigerant cooling system using the air refrigerant cooling device having a motor internal air cooling mechanism according to the present invention will be described. Is described below.
初めに、本発明の全体構成を概観する目的で、モータ内部空冷機構を備えた空気冷媒式冷却装置およびモータ内部空冷機構を備えた空気冷媒式冷却装置を用いた空気冷媒冷熱システムについて説明する。図2に、本発明の実施の形態3に係わる空気冷媒冷熱システム100が示されている。本発明に係わる空気冷媒冷熱システム100は、空気冷媒式冷却装置300、400、第1熱交換器120、第2熱交換器130および冷却庫140を備えている。空気冷媒式冷却装置300,400は、コンプレッサ、モータおよび膨張タービンを備えている。
First, for the purpose of giving an overview of the overall configuration of the present invention, an air refrigerant cooling system provided with a motor internal air cooling mechanism and an air refrigerant cooling system using the air refrigerant cooling apparatus provided with a motor internal air cooling mechanism will be described. FIG. 2 shows an air refrigerant cooling / heating system 100 according to Embodiment 3 of the present invention. The air refrigerant cooling system 100 according to the present invention includes air refrigerant cooling devices 300 and 400, a
本発明に係わる空気冷媒冷熱システム100においては、空気冷媒式冷却装置300,400のコンプレッサで圧縮された空気が第1熱交換器120で冷却される。この冷却された空気は、さらに冷却庫140からの空気と第2熱交換器130において熱交換され、空気冷媒式冷却装置300、400の膨張タービンにて断熱膨張されて低温(−80℃)に降温される。そして、この低温の空気が直接冷却庫140に送り込まれることにより、冷却庫140内に保存される製品が低温に維持されるものである。空気冷媒冷熱システム100の詳細な動作原理については、実施の形態3において改めて説明する。
In the air refrigerant cooling system 100 according to the present invention, the air compressed by the compressors of the air refrigerant cooling devices 300 and 400 is cooled by the
(実施の形態1)
図3に、本発明の実施の形態1に係わる空気冷媒式冷却装置300の概略構成の断面を示す。本実施の形態の空気冷媒式冷却装置300は、モーター320、コンプレッサ310および膨張タービン330を備えている。コンプレッサ310は、モータ320の軸方向の一端に接続されている。また、膨張タービン330は、モータ320の軸方向のコンプレッサ310とは反対側のもう一端に接続されている。モータ320は、コンプレッサ310および膨張タービン330の中央に位置し、モータケーシング321に挿入されている回転駆動部である主軸324、主軸324を駆動させるステータコイル本体325、ステータコイル本体325を挟んで軸方向に対象に位置するステータコイルエンド部327を備えている。
(Embodiment 1)
In FIG. 3, the cross section of schematic structure of the air refrigerant type cooling device 300 concerning Embodiment 1 of this invention is shown. The air refrigerant type cooling apparatus 300 according to the present embodiment includes a motor 320, a compressor 310, and an expansion turbine 330. The compressor 310 is connected to one end of the motor 320 in the axial direction. The expansion turbine 330 is connected to the other end of the motor 320 opposite to the compressor 310 in the axial direction. The motor 320 is located in the center of the compressor 310 and the expansion turbine 330 and has a main shaft 324 that is a rotation driving unit inserted in the motor casing 321, a stator coil main body 325 that drives the main shaft 324, and a shaft that sandwiches the stator coil main body 325. A stator coil end portion 327 located in the direction is provided.
次に、本実施の形態の空気冷媒式冷却装置300の動作原理を説明する。 Next, the operation principle of the air refrigerant type cooling device 300 of the present embodiment will be described.
本実施の形態の空気冷媒式冷却装置300は、高速回転することにより高効率化を目的とするものであり、実動作時には高い信頼性が求められる。 The air-refrigerant cooling device 300 of the present embodiment is intended to increase efficiency by rotating at high speed, and high reliability is required during actual operation.
まず、モータ320のモータケーシング321に挿入されている主軸324と、ステータコイル本体325およびステータコイルエンド部327との間において電磁力により主軸324に対する回転駆動力が発生する。この回転駆動力によりモータ320の主軸324がステータコイル本体325およびステータコイルエンド部327に対して回転する。モータ320の実動作時には、主軸324の回転によりモータ320内部に熱が発生する。従来のモータおいては、モータ内部で発生する熱のほとんどはステータコイル本体325から発生するものであった。しかし、モータを高速回転させて、尚且つ、汎用のインバータ盤を用いてモータの制御を行おうとすると、モータの極数を減らしてインバータ周波数を低くすることが必要となる。また、モータ鉄損を小さくするためにもインバータ周波数を低くすることが必要となる。 First, a rotational driving force for the main shaft 324 is generated by an electromagnetic force between the main shaft 324 inserted in the motor casing 321 of the motor 320, the stator coil body 325, and the stator coil end portion 327. With this rotational driving force, the main shaft 324 of the motor 320 rotates relative to the stator coil body 325 and the stator coil end portion 327. During actual operation of the motor 320, heat is generated inside the motor 320 by the rotation of the main shaft 324. In the conventional motor, most of the heat generated in the motor is generated from the stator coil body 325. However, when the motor is rotated at a high speed and the motor is controlled using a general-purpose inverter board, it is necessary to reduce the number of poles of the motor and lower the inverter frequency. Moreover, in order to reduce motor iron loss, it is necessary to lower the inverter frequency.
モータの極数を減らすと、モータの構造上でステータコイル本体325の長さに対するステータコイルエンド部327の長さの比率が大きくなる。ステータコイルエンド部327の長さの比率が大きくなると、モータ320駆動時における、ステータコイルエンド部327からの発熱量が増加する。 When the number of poles of the motor is reduced, the ratio of the length of the stator coil end portion 327 to the length of the stator coil main body 325 increases on the structure of the motor. When the ratio of the lengths of the stator coil end portions 327 increases, the amount of heat generated from the stator coil end portions 327 increases when the motor 320 is driven.
本実施の形態においては、特にステータコイルエンド部327で発生した熱を効率良くモータ320外部に排熱する目的で、モータケーシング321に冷却空気吸入口321aおよび冷却空気排出口321bが配設されている。冷却空気吸入口321aおよび冷却空気排出口321bは、それぞれステータコイルエンド部327および冷却フィン326の近傍に配設されている。そしてモータ320実動作時には、空気冷媒式冷却装置300外部に設置されているファン350からフィルタ340を介して冷却空気(130mmAq、40℃)が冷却空気吸入口321aからモータケーシング321内部へ送り込まれる。モータケーシング321内部に取り入れられてモータ駆動部である主軸324およびステータコイル本体325およびステータコイルエンド部327を冷却した冷却空気は、冷却空気排出口321bからモータケーシング321外部に排出される。
In the present embodiment, in particular, for the purpose of efficiently exhausting the heat generated in the stator coil end portion 327 to the outside of the motor 320, the motor casing 321 is provided with a cooling air inlet 321a and a cooling
本実施の形態の空気冷媒式冷却装置300においては、ステータコイル本体325とモータケーシング間に冷却フィン326が配置される。冷却フィン326を介してステータコイル本体325から発生する熱は冷却空気吸入口321aからモータ320内部へ送り込まれてくる冷却空気により冷却され、冷却空気排出口321bを通ってモータケーシング321外部に排出される。
In the air refrigerant type cooling device 300 of the present embodiment, cooling fins 326 are arranged between the stator coil body 325 and the motor casing. Heat generated from the stator coil main body 325 via the cooling fins 326 is cooled by cooling air sent into the motor 320 from the cooling air suction port 321a, and is discharged outside the motor casing 321 through the cooling
本実施の形態においては、モータ320のモータケーシング321内部に格納されているステータコイルエンド部327および冷却フィン326から発熱される熱をモータケーシング321外部に排熱させる目的で、モータケーシング321内部と外部との間に圧力差が生成される。本実施の形態においては、上記圧力差を生成するのに、モータケーシング321に配設されている冷却空気吸入口321aにモータ320外部に設置されるファン350を接続して正圧をかけているが、ファン等により正圧がかけられた場合には、ラビリンス部を通って主軸の軸受け近傍に流れ込んでくる高温および低温の冷媒空気が遮断される。これによりモータ内部の部品寿命がのばされ、モータ全体の信頼性が向上するという利点がある。 In the present embodiment, for the purpose of exhausting the heat generated from the stator coil end portion 327 and the cooling fin 326 stored in the motor casing 321 of the motor 320 to the outside of the motor casing 321, A pressure difference is generated between the outside. In the present embodiment, in order to generate the pressure difference, a positive pressure is applied by connecting a fan 350 installed outside the motor 320 to a cooling air inlet 321a disposed in the motor casing 321. but if the positive pressure exerted by the fan or the like, high and low temperature coolant air coming flow into the bearing near the main shaft is cut off through the labyrinth portion. Thereby, there is an advantage that the life of the parts inside the motor is extended and the reliability of the entire motor is improved.
また、モータ内部からの排熱を効率良く行う目的で、ステータコイル本体325とモータケーシング間に冷却フィン326が配設される。さらに、冷却空気吸入口321aおよび冷却空気排出口321bは、それぞれモータケーシング321のステータコイルエンド部327および冷却フィン326の近傍に配設される。これにより、モータ320の内部発熱による高温化を阻止し、安定的な高速回転が保持される。これにより、高速回転にも係わらず、主軸およびステータの部品寿命が伸ばされて、モータとしての信頼性が向上する。よって、高効率で信頼性の高い空気冷媒冷却装置210を実現させることができる。
本発明における空気冷媒式冷却装置は、系の温度・圧力レベルを変えて冷凍、冷蔵、空調冷房に適用することができるため、冷凍装置、冷蔵装置、空調冷房装置をも包括する。なお、本実施の形態においては冷凍の場合についてのみ説明したが、系の温度・圧力レベルを変えて冷蔵、空調冷房の場合についても同様に適用することが出来る。
In addition, cooling fins 326 are disposed between the stator coil body 325 and the motor casing for the purpose of efficiently exhausting heat from the motor. Further, the cooling air intake port 321a and the cooling
The air refrigerant type cooling device according to the present invention can be applied to refrigeration, refrigeration, and air conditioning cooling by changing the temperature and pressure level of the system, and thus includes a refrigeration device, a refrigeration device, and an air conditioning cooling device. Although only the case of refrigeration has been described in the present embodiment, the present invention can be similarly applied to the case of refrigeration and air conditioning cooling by changing the temperature / pressure level of the system.
(実施の形態2)
図4に、本発明の実施の形態2に係わる空気冷媒式冷却装置400の概略構成の断面を示す。本実施の形態の空気冷媒式冷却装置400の基本構成は実施の形態1の空気冷媒式冷却装置300と同様である。また、実施の形態1と同様に構成要件であるモータ420が高速回転することにより、装置全体の高効率化を目的とするものであり、実動作時には高い信頼性が求められる。本実施の形態においては、更に、モータケーシング421に配設されて、冷却空気吸入口421aから取り入れられる冷却空気がステータコイルエンド部427に流れ込むように制御する案内板(ガイド板)460が備えられている。
(Embodiment 2)
In FIG. 4, the cross section of schematic structure of the air refrigerant type cooling device 400 concerning Embodiment 2 of this invention is shown. The basic configuration of the air refrigerant type cooling device 400 of the present embodiment is the same as that of the air refrigerant type cooling device 300 of the first embodiment. Further, as in the first embodiment, the motor 420, which is a constituent requirement, rotates at a high speed so that the efficiency of the entire apparatus is increased, and high reliability is required during actual operation. In the present embodiment, there is further provided a guide plate (guide plate) 460 that is disposed in the motor casing 421 and controls the cooling air taken from the cooling air intake port 421a to flow into the stator coil end portion 427. ing.
本実施の形態の空気冷媒式冷却装置400は、モーター420と、コンプレッサ410および膨張タービン430を備えている。コンプレッサ410は、モータ420の軸方向の一端に接続される。また、膨張タービン430は、モータ420の軸方向のコンプレッサ410とは反対側のもう一端に接続される。モータ420は、コンプレッサ410および膨張タービン430の中央に位置され、モータケーシング421に挿入されている回転駆動部である主軸424と、主軸424を駆動させるステータとを備えている。ステータはステータコイル本体425と、ステータコイル本体425を挟んで軸方向に対称に位置されるステータコイルエンド部427とを備えている。 The air refrigerant type cooling apparatus 400 of the present embodiment includes a motor 420, a compressor 410, and an expansion turbine 430. The compressor 410 is connected to one end of the motor 420 in the axial direction. The expansion turbine 430 is connected to the other end of the motor 420 opposite to the compressor 410 in the axial direction. The motor 420 is located in the center of the compressor 410 and the expansion turbine 430, and includes a main shaft 424 that is a rotational drive unit inserted into the motor casing 421, and a stator that drives the main shaft 424. The stator includes a stator coil body 425 and a stator coil end portion 427 that is positioned symmetrically in the axial direction with the stator coil body 425 interposed therebetween.
本実施の形態の空気冷媒式冷却装置400の動作原理は、基本的に実施の形態1の空気冷媒式冷却装置300で説明されているものと同様であるのでここでは省略する。但し、本実施の形態においては、冷却空気吸入口421aから取り入れられる冷却空気がステータコイルエンド部427に流れ込むように整流するための案内板(ガイド板)460がモータケーシング421の内壁に配設されている。これにより、実施の形態1に比較して、ステータコイルエンド部427に当たる冷却空気の流量が増え、ステータコイルエンド部427から発生する熱が、効率良く冷却空気によりモータケーシング421に配設されている冷却空気排出口421bを通ってモータ420外部に排出される。 The principle of operation of the air refrigerant type cooling device 400 of the present embodiment is basically the same as that described in the air refrigerant type cooling device 300 of the first embodiment, and is omitted here. However, in the present embodiment, a guide plate (guide plate) 460 for rectifying the cooling air taken from the cooling air suction port 421a so as to flow into the stator coil end portion 427 is disposed on the inner wall of the motor casing 421. ing. Thereby, compared with Embodiment 1, the flow volume of the cooling air which hits the stator coil end part 427 increases, and the heat generated from the stator coil end part 427 is efficiently disposed in the motor casing 421 by the cooling air. It is discharged to the outside of the motor 420 through the cooling air discharge port 421b.
本実施の形態においては、上記冷却空気を生成するのに、モータケーシング421に配設されている冷却空気吸入口421aにモータ420外部に設置されるファン450を接続して正圧を負荷しているが、コンプレッサ等に接続して負圧を負荷しても良い。また、ステータコイル本体425からの排熱を効率良く行う目的で、ステータコイル本体425とモータケーシング間に冷却フィン426が配設される。モータケーシング421内部と外部間の冷却空気の通路となる冷却空気吸入口421aおよび冷却空気排出口421bは、それぞれモータケーシング421のステータコイルエンド部427および冷却フィン426の近傍に配設される。さらに、本実施の形態においては、冷却空気吸入口421aからモータケーシング421内に送られてくる冷却空気が効率良くステータコイルエンド部427に当たるように、モータケーシング421内壁上の冷却空気吸入口421a近傍に案内板(ガイド板)460が配置される。 In the present embodiment, in order to generate the cooling air, a fan 450 installed outside the motor 420 is connected to the cooling air suction port 421a disposed in the motor casing 421 to apply a positive pressure. However, negative pressure may be applied by connecting to a compressor or the like. Further, for the purpose of efficiently exhausting heat from the stator coil body 425, cooling fins 426 are disposed between the stator coil body 425 and the motor casing. A cooling air inlet 421a and a cooling air outlet 421b, which are cooling air passages between the inside and outside of the motor casing 421, are disposed in the vicinity of the stator coil end portion 427 and the cooling fins 426 of the motor casing 421, respectively. Further, in the present embodiment, in the vicinity of the cooling air inlet 421a on the inner wall of the motor casing 421 so that the cooling air sent from the cooling air inlet 421a into the motor casing 421 efficiently hits the stator coil end portion 427. A guide plate (guide plate) 460 is disposed at the top.
これにより、モータ420の内部発熱による高温化を阻止し、安定的な高速回転が保持される。そして、モータ420を備えた高効率で信頼性の高い空気冷媒冷却装置400を実現させることができる。 Thereby, the high temperature by the internal heat generation of the motor 420 is prevented, and stable high-speed rotation is maintained. And the highly efficient and reliable air refrigerant cooling device 400 provided with the motor 420 can be realized.
(実施の形態3)
図2に、本実施の形態3に係わる空気冷媒冷熱システム100の概略図を示す。
(Embodiment 3)
FIG. 2 shows a schematic diagram of an air refrigerant cooling / heating system 100 according to the third embodiment.
本実施の形態に係わる空気冷媒冷熱システム100は、実施の形態1または2の空気冷媒式冷却装置300、400、第1熱交換器120、第2熱交換器130、冷却庫140、フィルタ150およびファン160を備えている。
The air refrigerant cooling system 100 according to the present embodiment includes the air refrigerant cooling devices 300 and 400, the
本実施の形態における冷媒は空気であり、従来使用されてきたオゾン冷媒による環境破壊の懸念は一掃される。 The refrigerant in the present embodiment is air, and the concern about environmental destruction caused by the ozone refrigerant that has been conventionally used is eliminated.
本実施の形態においては、空気冷媒式冷却装置300、400のコンプレッサの出口に第1熱交換器120の入口が配管により接続される。第1熱交換器120の出口に第2熱交換器130の入口が配管により接続される。第2熱交換器130の出口は、配管により空気冷媒式冷却装置300、400の膨張タービンの入口に接続される。空気冷媒式冷却装置300、400の膨張タービンの出口は、配管により冷却庫140の冷媒空気入口に接続される。そして、冷却庫140の空気冷媒出口は、配管により第2熱交換器130を介して空気冷媒式冷却装置300、400のコンプレッサ入口に接続される。また、空気冷媒式冷却装置300、400のモータ内部の冷却のため、モータケーシングに設けられた吸気孔にフィルタ150を介してファン160が接続される。
In the present embodiment, the inlet of
次に、本実施の形態に係わる空気冷媒冷熱システム100の動作原理について説明する。本実施の形態の空気冷媒冷熱システム100は、空気を冷媒とした循環型システムであり、その循環ループに冷却庫内140を組み込むことにより、冷媒の空気を冷却庫内140に直接送り込む。ここで、冷却庫は、冷凍庫、冷蔵庫等を含むものである。
冷却庫140は、例えば、製品を低温に保存ずる以外にも、半密閉式で、空気冷媒式冷却装置300,400により冷却された空間を食品等がベルトコンベアにより通過することで冷凍食品とされる例に本発明を適用することも可能である。さらに、医薬品の製造過程において冷凍する医薬品反応装置にも使用可能である。
Next, the operation principle of the air refrigerant cooling / heating system 100 according to the present embodiment will be described. The air refrigerant cooling / heating system 100 according to the present embodiment is a circulation type system using air as a refrigerant, and the refrigerant air is directly fed into the inside of the
The
まず、空気冷媒式冷却装置300、400のコンプレッサ入口に送り込まれた35℃(圧力;ー173mmAq)の冷媒空気は、コンプレッサにより圧縮されて119℃の空気冷媒としてコンプレッサ出口より排出される。排出された119℃の空気冷媒は第1熱交換器120に送られて、第1熱交換器120で43℃にまで冷却される。さらに、43℃にまで冷却された空気冷媒は、第2熱交換器130に送られて熱交換され、ー47℃近傍にまで冷却される。このー47℃にまで冷却された空気冷媒は、空気冷媒式冷却装置300、400の膨張タービンの入口に送り込まれ、ここで断熱膨張されてー80℃にまで冷却される。このー80℃にまで冷却された冷媒空気は冷却庫140に送られて、直接冷却庫140内に納められている製品を冷却する。本実施の形態においては、冷却庫140内の温度はおおよそー55℃近傍に保たれている。冷却庫140から排出された−55℃の冷媒空気は、第2熱交換器130に送られ、第1熱交換器120から送られてきた空気冷媒と熱交換されることにより、第1熱交換器120から送られてきた空気冷媒をー47℃にまで冷却する。そして、第2熱交換器130で熱交換をし、35℃まで昇温した冷却庫140からの冷媒空気は、再度空気冷媒式冷却装置300、400のコンプレッサ入口に送り込まれることにより冷媒空気の循環システムが成立する。また、ファン160からフィルタ150を介してモータ内部を冷却するための冷却空気がモータケーシングの冷却孔を通ってモータ内部に送り込まれる。そして、モータ内部を冷却した後、冷却空気はモータ内部からモータケーシングの冷却孔を通って大気に開放される。
First, the refrigerant air at 35 ° C. (pressure: −173 mmAq) sent to the compressor inlets of the air refrigerant cooling devices 300 and 400 is compressed by the compressor and discharged from the compressor outlet as 119 ° C. air refrigerant. The discharged air refrigerant at 119 ° C. is sent to the
本実施の形態においては、冷媒に空気を使用することにより、従来のフロン等の冷媒に比べて環境汚染の心配が無い。また、実施の形態1または2に示される空気冷媒式冷却装置300、400を使用することにより、最小限の熱交換器を備えるのみで冷却庫140内を所望の温度に冷却することができる高効率且つ、信頼性の高い空気冷媒冷熱システム100を提供することができる。
In this embodiment, by using air as the refrigerant, there is no concern about environmental pollution compared to conventional refrigerants such as Freon. Further, by using the air refrigerant type cooling devices 300 and 400 shown in the first or second embodiment, it is possible to cool the inside of the
また、本実施の形態においては本質的に構成がシンプルであるため、全体の設備費が低減される他、低温の冷媒空気を直接冷却庫140内に送り込むため、ユニットクーラおよび倉庫内の冷媒配管が不要となる。このため、建設費用の大幅な削減が実現される。 In addition, since the configuration is essentially simple in the present embodiment, the overall equipment cost is reduced, and low-temperature refrigerant air is directly fed into the cooler 140, so that the unit cooler and the refrigerant piping in the warehouse are used. Is no longer necessary. For this reason, the construction cost can be significantly reduced.
(実施の形態4)
図5に、本実施の形態4に係わる空気冷媒冷熱システム500の概略図を示す。
(Embodiment 4)
FIG. 5 shows a schematic diagram of an air refrigerant cooling / heating system 500 according to the fourth embodiment.
本実施の形態の空気冷媒冷熱システム500の基本構成は、実施の形態3における空気冷媒冷熱システム100と同様である。但し、構成要件である空気冷媒式冷却装置300,400のモータ冷却のための構成に差異がある。 The basic configuration of air refrigerant cooling system 500 of the present embodiment is the same as that of air refrigerant cooling system 100 in the third embodiment. However, there is a difference in the configuration for cooling the motor of the air-refrigerant cooling devices 300 and 400, which is a component requirement.
本実施の形態に係わる空気冷媒冷熱システム500は、実施の形態1または2の空気冷媒式冷却装置300,400、第1熱交換器520、第2熱交換器530、および冷却庫540を備えている。
The air refrigerant cooling system 500 according to the present embodiment includes the air refrigerant cooling devices 300 and 400, the
本実施の形態の構成および動作原理については、実施の形態3における空気冷媒冷熱システム100と同様であるため、ここでは説明を省略する。 The configuration and operation principle of the present embodiment are the same as those of the air refrigerant cooling / heating system 100 in the third embodiment, and thus the description thereof is omitted here.
本実施の形態においては、空気冷媒式冷却装置300,400の膨張タービンの出口に接続された配管が分岐して、一方が冷却庫540の入口に、もう一方がモータケーシングに配設されている吸気孔に接続されている。また、空気冷媒式冷却装置300,400のモータケーシングに配設されている吸気孔と、空気冷媒式冷却装置300,400のコンプレッサ入口とが配管により接続されている。 In the present embodiment, the pipe connected to the outlet of the expansion turbine of the air refrigerant type cooling devices 300 and 400 is branched, one being arranged at the inlet of the cooler 540 and the other being arranged at the motor casing. Connected to the air intake hole. In addition, an air intake hole provided in the motor casing of the air refrigerant type cooling devices 300 and 400 and a compressor inlet of the air refrigerant type cooling devices 300 and 400 are connected by a pipe.
これにより、空気冷媒冷熱システム500の駆動中には、常に空気冷媒式冷却装置300,400の膨張タービンの出口から排出されるー80℃の冷媒空気の一部が空気冷媒式冷却装置300,400のモータ内部に送られて、モータ内部の冷却が行われる。また、冷却後の冷媒空気は、40℃程になってモータ内から排出されて、再度空気冷媒式冷却装置300,400のコンプレッサの入口へ送られる。これにより、本実施の形態においては、冷媒空気が冷却庫540内の温度を低温に維持すると同時に、空気冷媒式冷却装置300,400のモータ内部の冷却を行う。
Thus, during the driving of the air refrigerant cooling system 500, a part of the 80 ° C. refrigerant air that is always discharged from the outlet of the expansion turbine of the air refrigerant cooling device 300, 400 is stored in the air refrigerant cooling device 300, 400. It is sent to the inside of the motor to cool the inside of the motor. Further, the cooled refrigerant air is discharged from the motor at about 40 ° C., and is sent again to the compressor inlets of the air refrigerant type cooling devices 300 and 400. Thereby, in this Embodiment, refrigerant | coolant air cools the inside of the motor of the air refrigerant | coolant type cooling device 300,400 simultaneously with maintaining the temperature in the
本実施の形態においては、実施の形態3と同様の効果を備えると共に、循環型の冷媒空気を使用して空気冷媒式冷却装置300,400のモータの内部冷却を効率良く行うことが出来る。これにより、実施の形態3の空気冷媒冷熱システム300,400に比べてさらに安価な設備費で、信頼性の高い空気冷媒冷熱システム500を提供することができる。 In the present embodiment, the same effects as those of the third embodiment are provided, and the internal cooling of the motors of the air refrigerant cooling devices 300 and 400 can be efficiently performed using the circulating refrigerant air. Thereby, the air refrigerant cooling / heating system 500 with high reliability can be provided at a lower equipment cost than the air refrigerant cooling / heating systems 300 and 400 of the third embodiment.
(実施の形態5)
図6に、本実施の形態5に係わる空気冷媒冷熱システム600の概略図を示す。
(Embodiment 5)
FIG. 6 shows a schematic diagram of an air refrigerant cooling / heating system 600 according to the fifth embodiment.
本実施の形態の空気冷媒冷熱システム600の基本構成は、実施の形態3および4における空気冷媒冷熱システム100、500と同様である。但し、構成要件である空気冷媒式冷却装置300,400のモータ冷却のための構成に差異がある。 The basic configuration of the air refrigerant cooling system 600 according to the present embodiment is the same as that of the air refrigerant cooling systems 100 and 500 according to the third and fourth embodiments. However, there is a difference in the configuration for cooling the motor of the air-refrigerant cooling devices 300 and 400, which is a component requirement.
本実施の形態に係わる空気冷媒冷熱システム600は、実施の形態1または2の空気冷媒式冷却装置300,400、第1熱交換器620、第2熱交換器630、冷却庫640、および空気冷媒式冷却装置300,400のモータを冷却するためのラジエータ650を備えている。
The air refrigerant cooling system 600 according to the present embodiment includes the air refrigerant cooling devices 300 and 400, the
本実施の形態の構成および動作原理については、実施の形態3および4における空気冷媒冷熱システム100、500と同様であるため、ここでは説明を省略する。 Since the configuration and operation principle of the present embodiment are the same as those of the air refrigerant cooling / heating systems 100 and 500 in the third and fourth embodiments, the description thereof is omitted here.
本実施の形態においては、空気冷媒式冷却装置300,400の外部にラジエータ650が配置されている。ラジエータ650の入口および出口は、モータケーシングに配設されている上記入口および出口のそれぞれに対応する吸気孔に接続されている。 In the present embodiment, a radiator 650 is disposed outside the air refrigerant cooling devices 300 and 400. An inlet and an outlet of the radiator 650 are connected to intake holes corresponding to the inlet and the outlet arranged in the motor casing.
そして、空気冷媒冷熱システム600の駆動中には、同時にラジエータ650が駆動されて空気冷媒式冷却装置300,400のモータ内部の空気が循環される。また、ラジエータ650により、モータ内部から排出される40℃の冷却空気は30℃にまで冷却される。 While the air refrigerant cooling system 600 is being driven, the radiator 650 is simultaneously driven to circulate the air inside the motors of the air refrigerant cooling devices 300 and 400. The radiator 650 cools the 40 ° C. cooling air discharged from the motor to 30 ° C.
本実施の形態においては、実施の形態3および4と同様の効果を備えると共に、ラジエータ650の駆動により、空気冷媒式冷却装置300,400のモータの冷却効率が上がることにより、実施の形態3および4の空気冷媒冷熱システム100、500に比べてさらに信頼性の高い空気冷媒冷熱システム600を提供することができる。 In the present embodiment, the effects similar to those of the third and fourth embodiments are provided, and the cooling efficiency of the motors of the air refrigerant type cooling devices 300 and 400 is increased by driving the radiator 650. The air refrigerant cooling / heating system 600 having higher reliability than the four air refrigerant cooling / heating systems 100 and 500 can be provided.
(実施の形態6)
図7に、本実施の形態6に係わる空気冷媒冷熱システム700の概略図を示す。
(Embodiment 6)
FIG. 7 shows a schematic diagram of an air refrigerant cooling / heating system 700 according to the sixth embodiment.
本実施の形態の空気冷媒冷熱システム700の基本構成は、実施の形態3から5までにおける空気冷媒冷熱システム100、500および600と同様である。但し、構成要件である空気冷媒式冷却装置300,400のモータ冷却のための構成に差異がある。 The basic configuration of the air refrigerant cooling system 700 of the present embodiment is the same as that of the air refrigerant cooling systems 100, 500, and 600 in the third to fifth embodiments. However, there is a difference in the configuration for cooling the motor of the air-refrigerant cooling devices 300 and 400, which is a component requirement.
本実施の形態に係わる空気冷媒冷熱システム700は、実施の形態1または2の空気冷媒式冷却装置300,400、第1熱交換器720、第2熱交換器730、および冷却庫740を備えている。
The air refrigerant cooling system 700 according to the present embodiment includes the air refrigerant cooling devices 300 and 400, the
本実施の形態の構成および動作原理については、実施の形態3から5までにおける空気冷媒冷熱システム100、500および600と同様であるため、ここでは説明を省略する。 Since the configuration and operation principle of the present embodiment are the same as those of the air refrigerant cooling / heating systems 100, 500, and 600 in the third to fifth embodiments, the description thereof is omitted here.
本実施の形態においては、第2冷却熱交換器730の出口に接続された配管が分岐して、一方が空気冷媒式冷却装置300,400の膨張タービン入口に、もう一方がモータケーシングに配設されている吸気孔に接続されている。また、空気冷媒式冷却装置300,400のモータケーシングに配設されている吸気孔と、空気冷媒式冷却装置300,400のコンプレッサ入口とが配管により接続されている。 In the present embodiment, the pipe connected to the outlet of the second cooling heat exchanger 730 is branched, one is arranged at the inlet of the expansion turbine of the air refrigerant type cooling devices 300 and 400, and the other is arranged at the motor casing. Is connected to the intake hole. In addition, an air intake hole provided in the motor casing of the air refrigerant type cooling devices 300 and 400 and a compressor inlet of the air refrigerant type cooling devices 300 and 400 are connected by a pipe.
これにより、空気冷媒冷熱システム700の駆動中には、常に第2冷却熱交換器730の出口から排出されるー47℃の冷媒空気の一部が空気冷媒式冷却装置300,400のモータ内部に送られて、モータ内部の冷却が行われる。また、冷却後の冷媒空気は、40℃程になってモータ内から排出されて、再度空気冷媒式冷却装置300,400のコンプレッサの入口へ送られる。これにより、本実施の形態においては、冷媒空気が冷却庫740内の温度を低温に維持すると同時に、空気冷媒式冷却装置300,400のモータ内部の冷却を行う。
As a result, during the operation of the air refrigerant cooling system 700, a part of the −47 ° C. refrigerant air discharged from the outlet of the second cooling heat exchanger 730 is always sent into the motors of the air refrigerant cooling devices 300 and 400. Then, the inside of the motor is cooled. Further, the cooled refrigerant air is discharged from the motor at about 40 ° C., and is sent again to the compressor inlets of the air refrigerant type cooling devices 300 and 400. Thereby, in this Embodiment, refrigerant | coolant air cools the inside of the motor of the air refrigerant | coolant type cooling device 300,400 simultaneously with maintaining the temperature in the
本実施の形態においては、実施の形態4および6と同様の効果を備えると共に、循環型の冷媒空気を使用して空気冷媒式冷却装置300,400のモータの内部冷却を効率良く行うことが出来る。これにより、実施の形態3および5の空気冷媒冷熱システム100、600に比べてさらに安価な設備費で、信頼性の高い空気冷媒冷熱システム700を提供することができる。 In the present embodiment, the same effects as those of the fourth and sixth embodiments are provided, and the internal cooling of the motors of the air refrigerant cooling devices 300 and 400 can be efficiently performed using the circulating refrigerant air. . Thereby, it is possible to provide a highly reliable air refrigerant cooling / heating system 700 at a lower cost compared to the air refrigerant cooling / heating systems 100 and 600 of the third and fifth embodiments.
(実施の形態7)
図8に、本実施の形態7に係わるレフコンテナ800の概略図を示す。
(Embodiment 7)
FIG. 8 shows a schematic diagram of a reflex container 800 according to the seventh embodiment.
本実施の形態のレフコンテナ800の基本構成は、実施の形態5における空気冷媒冷熱システム600と同様である。但し、システム全体が可搬となるように構成されている。 The basic configuration of the reflex container 800 of the present embodiment is the same as that of the air refrigerant cooling / heating system 600 in the fifth embodiment. However, the entire system is configured to be portable.
本実施の形態に係わるレフコンテナ800は、実施の形態1または2の空気冷媒式冷却装置300,400第1熱交換器820、第2熱交換器830、コンテナボックス840、および空気冷媒式冷却装置300,400のモータを冷却するためのラジエータ850を備えている。
The reflex container 800 according to the present embodiment includes the air refrigerant cooling device 300, 400 of the first or second embodiment, the
本実施の形態の構成および動作原理については、実施の形態3、5における空気冷媒冷熱システム100、600と同様であるため、ここでは説明を省略する。 Since the configuration and operation principle of the present embodiment are the same as those of the air refrigerant cooling / heating systems 100 and 600 in the third and fifth embodiments, the description thereof is omitted here.
本実施の形態においては、空気冷媒式冷却装置300,400の外部にラジエータ850が配置されている。ラジエータ850の入口および出口は、モータケーシングに配設されている上記入口および出口のそれぞれに対応する吸気孔に接続されている。そして、レフコンテナ800の駆動中には、同時にラジエータ850が駆動されて空気冷媒式冷却装置300,400のモータ内部の空気が循環される。また、ラジエータ850により、モータ内部から排出される40℃の冷却空気は30℃にまで冷却される。 In the present embodiment, radiator 850 is arranged outside air refrigerant cooling devices 300 and 400. An inlet and an outlet of the radiator 850 are connected to intake holes corresponding to the inlet and the outlet arranged in the motor casing. While the reflex container 800 is being driven, the radiator 850 is simultaneously driven to circulate the air inside the motors of the air refrigerant cooling devices 300 and 400. The radiator 850 cools the 40 ° C. cooling air discharged from the motor to 30 ° C.
さらに、本実施の形態においては、構成要件である空気冷媒式冷却装置300,400第1熱交換器820、第2熱交換器830、コンテナボックス840、およびラジエータ850全てが可搬式として構成されており、このシステム全体を車、船舶、鉄道等に積載して、コンテナボックス840内にて製品を冷凍保存しながら運搬することができる。
Further, in the present embodiment, the air refrigerant type cooling devices 300 and 400, which are constituent requirements, the
本実施の形態においては、システム全体を可搬式とすることにより、今後需要が増えると予想される冷凍運搬に、信頼性の高い空気冷媒冷熱システムを提供することができる。なお、本実施の形態においては冷凍の場合についてのみ説明したが、他の実施例と同様に系の温度・圧力レベルを変えて冷蔵、空調冷房の場合についても適用することが出来る。 In the present embodiment, by making the entire system portable, it is possible to provide a highly reliable air refrigerant cooling / heating system for refrigeration and transportation where demand is expected to increase in the future. Although only the case of refrigeration has been described in the present embodiment, the present invention can also be applied to the case of refrigeration and air conditioning cooling by changing the temperature and pressure level of the system as in the other examples.
1…空冷モータ
2…空冷ファン
3、327、427…ステータコイルエンド部
4、325、425…ステータコイル本体
5…外部フィン
6…ステータケーシング
7、324、424…主軸
8…ステータ本体
100、500、600,700…空気冷媒冷熱システム
120、520、620、720、820…第1熱交換器
130、530、630、730、830…第2熱交換器
140、540、640、740…冷却庫
150、340、440…フィルタ
160、350、450…ファン
300,400…空気冷媒式冷却装置
310、410…コンプレッサ
310a、410a…コンプレッサ排出口
321a、321b、421a、421b…吸気孔
320、420…モータ
321、421…モータケーシング
326、426…冷却フィン
330、430…膨張タービン
330a、430a…膨張タービン入口
460…案内板(ガイド板)
650、850…ラジエータ
800…レフコンテナ
840…コンテナボックス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Air cooling motor 2 ... Air cooling fan 3, 327, 427 ... Stator coil end part 4, 325, 425 ... Stator coil main body 5 ... External fin 6 ... Stator casing 7, 324, 424 ... Main shaft 8 ... Stator main body 100, 500, 600, 700 ... air refrigerant cooling /
650, 850 ... Radiator 800 ...
Claims (4)
前記モータの第1の軸方向に接続されたコンプレッサと、
前記モータの第2の軸方向に接続された膨張タービンと、
前記モータの内部と外部との間に圧力差を生成するための手段と、
第1熱交換器と、
第2熱交換器と
を具備し、
前記空気冷媒式冷却装置の前記コンプレッサの出口と前記第1熱交換器の入口とが接続され、前記第1熱交換器の出口と前記第2熱交換器の入口とが接続され、前記第2熱交換器の出口と前記空気冷媒式冷却装置の前記膨張タービンの入口とが接続され、前記空気冷媒式冷却装置の前記膨張タービンの出口と冷却庫の入口とが接続され、前記冷却庫の出口は前記第2熱交換器を介して前記空気冷媒式冷却装置の前記コンプレッサの入口に接続され、
さらに、前記空気冷媒式冷却装置の前記モータ内部の冷却のため、前記空気冷媒式冷却装置の前記膨張タービンの出口に接続された配管が分岐されて、前記分岐された配管は前記空気冷媒式冷却装置の前記モータケーシングに配設されている吸入口に接続され、前記空気冷媒式冷却装置の前記モータケーシングに配設されている排出口と前記空気冷媒式冷却装置の前記コンプレッサの入口とが接続される空気冷媒冷熱システム。 A motor casing, a main shaft inserted into the motor casing, a stator coil stored in the motor casing for rotationally driving the main shaft, and stored in the motor casing and stored in the stator coil A motor having a heat dissipation means for radiating heat;
A compressor connected in a first axial direction of the motor;
An expansion turbine connected in a second axial direction of the motor;
Means for creating a pressure difference between the interior and exterior of the motor;
A first heat exchanger;
With the second heat exchanger
Comprising
The outlet of the compressor and the inlet of the first heat exchanger of the air refrigerant cooling device are connected, the outlet of the first heat exchanger and the inlet of the second heat exchanger are connected, and the second An outlet of the heat exchanger and an inlet of the expansion turbine of the air refrigerant cooling device are connected, an outlet of the expansion turbine of the air refrigerant cooling device and an inlet of the refrigerator are connected, and an outlet of the cooling chamber Is connected to the inlet of the compressor of the air refrigerant cooling device via the second heat exchanger,
Further, a pipe connected to the outlet of the expansion turbine of the air refrigerant type cooling device is branched for cooling the motor inside the air refrigerant type cooling device, and the branched pipe is the air refrigerant type cooling device. Connected to an inlet provided in the motor casing of the apparatus, and connected to an outlet provided in the motor casing of the air refrigerant type cooling device and an inlet of the compressor of the air refrigerant type cooling device air refrigerant cold systems.
前記モータの第1の軸方向に接続されたコンプレッサと、 A compressor connected in a first axial direction of the motor;
前記モータの第2の軸方向に接続された膨張タービンと、 An expansion turbine connected in a second axial direction of the motor;
前記モータの内部と外部との間に圧力差を生成するための手段と、 Means for creating a pressure difference between the interior and exterior of the motor;
第1熱交換器と、 A first heat exchanger;
第2熱交換器と With the second heat exchanger
を具備し、Comprising
前記空気冷媒式冷却装置の前記コンプレッサの出口と前記第1熱交換器の入口とが接続され、前記第1熱交換器の出口と前記第2熱交換器の入口とが接続され、前記第2熱交換器の出口と前記空気冷媒式冷却装置の前記膨張タービンの入口とが接続され、前記空気冷媒式冷却装置の前記膨張タービンの出口と冷却庫の入口とが接続され、前記冷却庫の出口は前記第2熱交換器を介して前記空気冷媒式冷却装置の前記コンプレッサの入口に接続され、 The outlet of the compressor and the inlet of the first heat exchanger of the air refrigerant cooling device are connected, the outlet of the first heat exchanger and the inlet of the second heat exchanger are connected, and the second An outlet of the heat exchanger and an inlet of the expansion turbine of the air refrigerant cooling device are connected, an outlet of the expansion turbine of the air refrigerant cooling device and an inlet of the refrigerator are connected, and an outlet of the cooling chamber Is connected to the inlet of the compressor of the air refrigerant cooling device via the second heat exchanger,
さらに、前記空気冷媒式冷却装置の前記モータ内部の冷却のため、前記第2冷却熱交換器の出口に接続された配管が分岐されて、前記分岐された配管は前記空気冷媒式冷却装置の前記モータケーシングに配設されている吸入口に接続され、前記空気冷媒式冷却装置の前記モータケーシングに配設されている排出口と前記空気冷媒式冷却装置の前記コンプレッサの入口とが接続される空気冷媒冷熱システム。 Further, a pipe connected to the outlet of the second cooling heat exchanger is branched for cooling the motor inside the air refrigerant type cooling device, and the branched pipe is the same as the air refrigerant type cooling device. Air connected to a suction port provided in the motor casing, and connected to a discharge port provided in the motor casing of the air refrigerant type cooling device and an inlet of the compressor of the air refrigerant type cooling device. Refrigerant cooling / heating system.
前記モータの第1の軸方向に接続されたコンプレッサと、 A compressor connected in a first axial direction of the motor;
前記モータの第2の軸方向に接続された膨張タービンと、 An expansion turbine connected in a second axial direction of the motor;
を具備し、Comprising
前記ステータコイルは、ステータコイル本体と、前記ステータコイル本体を挟んで軸方向に対称に位置するステータコイルエンド部とを備え、前記放熱手段は前記ステータコイル本体と前記モータケーシング間に配置され、 The stator coil includes a stator coil body and a stator coil end portion positioned symmetrically in the axial direction across the stator coil body, and the heat dissipation means is disposed between the stator coil body and the motor casing.
前記モータケーシングには、吸入口と、排出口と、前記吸入口の近傍に接続された案内手段とが配設され、 The motor casing is provided with a suction port, a discharge port, and guide means connected in the vicinity of the suction port,
冷却空気は、前記吸入口から吸入されて前記案内手段を介して、前記モータケーシング内の前記ステータコイル本体を挟んで軸方向に対称に位置する前記ステータコイルエンド部の一方の側に直接流れ込み、前記ステータコイルエンド部の一方の側と前記放熱手段とを介して前記排出口から、また前記放熱手段と前記ステータコイル本体を挟んで軸方向に対称に位置する前記ステータコイルエンド部の他方の側とを介して前記排出口から排出される空気冷媒式冷却装置。 Cooling air is sucked from the suction port and flows directly to one side of the stator coil end portion that is positioned symmetrically in the axial direction with the stator coil main body in the motor casing interposed between the guide means, One side of the stator coil end portion and the other side of the stator coil end portion located symmetrically in the axial direction from the discharge port through the heat radiating means and sandwiching the heat radiating means and the stator coil body An air refrigerant type cooling device that is discharged from the discharge port via
前記モータケーシングに配設される前記吸入口に対して、特に外部から正圧をかけることにより、外部からの冷却空気が前記吸入口から吸入される空気冷媒式冷却装置。 An air refrigerant type cooling device in which cooling air from the outside is sucked from the suction port by applying positive pressure from the outside to the suction port disposed in the motor casing.
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